Streszczenie referatu dotyczącego wybranych aspektów wykorzystania biomas do produkcji energii elektrycznej w rozproszonych systemach zasilania, w szczególności zastosowanie biowęgla w Odnawialnych Źródłach Energii OZE. Przedstawiono schemat systemu rozproszonej energetyki biowęglowej. Omówiono ogólne zasady decydujące o ochronie klimatu i oszczędzania kopalnych zasobów energetycznych z zastosowaniem biowęgla.

Przyjęto, że dla zrównoważenia potencjału energetycznego naszego kraju w najbliższej przyszłości potrzeba nam wymienić urządzenia w co drugiej elektrowni i zwiększyć zasobność energetyczną o 50%. Mamy ponadto zwiększyć OZE do 20%, wprowadzić powszechne systemy oszczędzania energii o 20%, ponadto wdrożyć technologie zmniejszające emisję CO2, a do tego dochodzi jeszcze zwiększenie udziału biopaliw. Na to wszystko nakłada się powszechna recesja spowodowana kryzysem finansowym.

Jak tego dokonać?

Jest kilka sposobów wynikających ze specyfiki naszego kraju.

Najłatwiej, oddać sprawy fachowcom z wielkiej energetyki. Propozycja realizacji powyższych celów możliwa, ale koszty tej operacji są największe, według niektórych sięgające 500% zwyżce cen. Można też oddać część tego zadania lokalnym podmiotom gospodarczym. Tam gdzie rzeczywista władza wykonawcza znajduje się w rękach samorządu, konkretnie to w rękach włodarzy miast i gmin. Jeżeli jest on silną władzą i ma za sobą samorząd, albo góruje nad nim rozsądkiem w podejmowaniu najlepszych dla rozwoju swej społeczności decyzji, to sprawa wydaje się jest łatwą i zrozumiałą. Tam jest najkorzystniejszy klimat wielkiej akceptacji społecznej. Takim samorządom należy w pierwszej kolejności przedstawić naszą propozycję.

Jak doprowadzić do samowystarczalności energetycznej gmin i miast w oparciu o własne zasoby, przy minimalizacji transportu zewnętrznego i wewnętrznego danej społeczności?

Można tego dokonać poprzez zastąpienie kopalnych paliw paliwem odnawialnym powstałym z waloryzowanej biomasy, czyli biowęgla. Biowęgiel nie jest higroskopijny, posiada kaloryczność roboczą 28MJ/kg i zastępuje tradycyjną biomasę roślinną. Zaletą dodatkową biowęgla jest trzyipółkrotne zmniejszenie masy, dwuipółkrotne energetyczne podniesienie wartości opałowej oraz obniżenie zawartości siarki, chloru i azotu z 50 do 70 % do 0,01%. Można go produkować z każdej materii zawierającej węgiel pierwiastkowy. Przy jego produkcji powstaje nadwyżka energii cieplnej, która daje się regulować w górę pomniejszając uwęglanie. Ten walor i to, że gorący biowęgiel może być spalany od razu w małej elektrowni przyprodukcyjnej, spowoduje, że łatwo zbudujemy rozproszony system elektroenergetyczny o istotnym udziale źródeł alternatywnych, odnawialnych [1,2,3]. Tylko takie systemy pozwalają skutecznie wykorzystywać mechanizmy rynkowe w różnych aspektach elektroenergetyki. Jest to najtańsza energia. Dostarczana na poziomie nn. daje 100 zł/MWh, a na poziomie SN 40 zł/MWh oszczędności dla systemów przesyłowych.

W tym drugim wariancie zyskamy ponadto najtańsze rozprawienie się z odpadami. W technologii biowęgla odpad energetyczny nadający się do uwęglenia staje się materiałem rynkowym i może przynosić dochód dla jego posiadacza. Cena 25 zł/Mg jest realna, ponadto producent odpadu uzyska prawo do tańszej energii z lokalnej elektrociepłowni. Dodatkowo stanie się opłacalnym produkcja roślin energetycznych do uwęglania i biopaliw. Jest to kompleksowe rozwiązanie problemu odpadów i OZE.

Co proponuje się nam zrobić z odpadów?

• Plazma - super technologia, ale nie na naszą kieszeń. Za utylizowany odpad należy zapłacić nawet 1000 zł/Mg.
• Spalarnia - za utylizowany odpad należy zapłacić 600 zł/Mg.
• Zgazyfikowanie - w instalacjach makro energetycznych ponad 30 MW. W krajowym rozwiązaniu należy ponieść koszt 100 zł/ Mg, dla odpowiedników zagranicznych nawet 350 zł/Mg.

Jedynie technologia biowęglowa jest najtańsza.

Nie od dzisiaj wiadomo, że najlepszym systemem energetycznym jest rozproszony, oparty o OZE i z lokalnych zasobów, który z samej swej natury jest najtańszy, a przy tym antyterrorystyczny i antykryzysowy. Lokalne OZE jest UPS-em dla Systemu, a System UPS-em dla lokalnego OZE. Tą lekcję odrobili już najlepsi.

My stoimy przed tą niepowtarzalną szansą.

Zamiast trwonić cenne pieniądze tylko w wielkiej energetyce, która i tak będzie zawsze daleko, czyli kosztowny transport energii- opłaty przesył, ale również kosztowny transport biomas dla zaspokojenia wskaźnikowej fikcji, która przekłada się na wzrost cen energii, możemy postawić na samowystarczalność energetyczną gmin i miast w oparciu o to, co mamy, czyli paliwa z odpadów i biomasy pochodzenia roślinnego i zwierzęcego.

Wytwórnia biowęgla z mikroelektrownią jest takim źródłem. W przyszłości planuje się uzupełnić lokalne centra energetyczne bazujące na biowęglu o ogniwa fotowoltaiczne, ogniwa paliwowe, wiatraki i inne źródła energii odnawialnej. Tak jak rozpoczynano z wierzbą energetyczną i zarobili jedynie producenci sadzonek, tak popełniono kardynalny błąd z zastosowaniem biopaliw do transportu. Przecież w naszym kraju istnieje jedynie premia dla producentów energii elektrycznej zielonej, a taką może być energia z agregatów prądotwórczych wysokoczęstotliwościowych zlokalizowanych przy niestabilnych OZE ( wiatraki i fotoogniwa). Współpraca z systemem elektroenergetycznym może być przy tym realizowana poprzez:

1. Włączanie tych źródeł w okresach niedoboru energetycznego.
2. Włączanie ich, jako kompensatory źródeł nieprzewidywalnych wiatrowych i słonecznych w okresach niedoboru energetycznego przy osłabieniu wiatru lub słońca.

Lokalne centra EKOENERGII

Bazując na miejscowych zasobach materialnych i ludzkich możliwe jest prowadzenie zintegrowanej, jednolitej polityki opartej na wzajemnie zazębiających się relacjach biznesowych i społecznych.

Zasadniczym celem tego przedsięwzięcia jest zaspokajanie potrzeb społecznych w zakresie ochrony klimatu przy zachowaniu obecnego tempa rozwoju gospodarczego. Zróżnicowano sektory przedsięwzięcia według poniższego zestawienia:

1. Przetwórstwo odpadów organicznych: biomasy roślinnej, biomasy zwierzęcej i innych w tym odpadów komunalnych na BIOwęgiel (biocarbon, biochar).
2. Edukacja energetyczna skierowana na racjonalne i oszczędne korzystanie z energii.
3. Uruchamianie odnawialnych źródeł energii: solarnych, wiatrowych, geotermalnych i gazogeneratorowych.
4. Rozwój budownictwa ekologicznego z ideą pasywności i aktywności energetycznej domów.

Powyższe jest idealnym kołem zamachowym rozwoju gospodarki lokalnych społeczności. Zastosowanie najnowocześniejszych metod oszczędzania energii poprzez regulatory strumienia oświetlenia, kolektory słoneczne i pasywność i aktywność energetyczną domów da w efekcie obniżenie zużycia energii i jej kosztów powyżej 25%.

Podstawą działania jest optymalizacja wykorzystania zasobów naturalnych w celu aktywizacji gospodarczej. Jest możliwe, połączenie, ochrony klimatu i oszczędzanie istniejących kopalnych źródeł energii, z rozwojem gospodarczym bez zmiany tempa rozwoju nawet w warunkach recesji i kryzysu.

Zastosowanie biowęgla do wychwytu CO2.

BIOwęgiel jest bardzo tanim węglem aktywnym i dzięki niemu staje się opłacalnym wychwyt CO2 z instalacji energetycznych. Gaz zamieniamy w proszek. Jako proszek łatwo go transportujemy do szklarni rolniczych i tam z CO2 robimy tlen, a węgiel magazynujemy w roślinach.

Najlepiej i najefektywniej, bo z minimalizacją transportu możemy to zrealizować przy każdej małej elektrociepłowni.

Lokalne elektrociepłownie biowęglowe.

Mając lokalnie wyprodukowane super paliwo - biowegiel o wysokiej sprawności 28 MJ/kg i nowoczesne tanie i łatwe w obsłudze generatory energii,możemy produkować energię elektryczną zawsze kiedy mamy zbyt na ciepło. Mała skala to i łatwiej o zbyt. Ponadto każda taka elektrociepłownia powinna mieć hybrydową elektrociepłownię słoneczną, a jak istnieje już sieć gazowa to hybrydową elektrownię wysokoczęstotliwościową bo najsprawniejsza w mini skali.

Ogniwa paliwowe węglowe

Biowegiel jest również idealnym tanim paliwem do ogniw paliwowych średniotemperaturowych o 50% sprawniejszych od wodorowych. Jeżeli elektrownie z wodorowymi ogniwami paliwowymi są porównywalne kosztowo z jądrowymi, to węglowe bezwzględnie są wydajniejsze i bezpieczniejsze.

Czy stać nas na taką nowoczesność?

Zamiast budowy daleko kosztowniejszych elektrowni jądrowych, kiedy już dziś wiadomo, że zasoby uranu są na wyczerpaniu, w rozproszeniu, czyli w najlepszym modelu energetycznym, przy zastosowaniu paliwa odnawialnego, jakim jest biowegiel, zbudujmy nowy przyrostowy potencjał energetyczny. Koszty globalne będą daleko niższe przy perspektywie niewyczerpywania się zasobów.

Bezwzględnie stać nas na taką nowoczesność a korzyści z takiego rozwiązania są kolosalne.

Wnioski:

1. W warunkach Polski możliwe jest utrzymanie wysokiego tempa rozwoju przy dotrzymaniu zobowiązań w zakresie ochrony klimatu i oszczędzania kopalnych źródeł energii.
2. Jednym z najlepszych sposobów zwiększenia udziału odnawialnych źródeł energii jest produkcja energii w oparciu o biowęgiel (biocarbon, biochar) i inne biopaliwa.
3. Możliwe jest obniżenie o 20% zużycia energii poprzez zastosowanie reduktorów strumienia oświetlenia reagujących na zmienne naturalne warunki oświetlenia.
4. Samowystarczalność energetyczna miast i gmin w warunkach Polski jest możliwa w oparciu o OZE w systemie rozproszonej energetyki.